Regulating Reaction Intermediate Adsorption of Co0.5NiS2–Ni3S2 Nanorods for Efficient Urea Electrolysis

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作者
Wenjie Jiang,Xiaoyan Zhuo,Tianqi Yu,Jiali Lu,Zhixiang Zhai,Huan Wen,Shibin Yin
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:12 (2): 998-1006 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c06377
摘要

Urea-assisted water electrolysis integrated by a urea oxidation reaction (UOR) and a hydrogen evolution reaction (HER) is an efficient strategy for energy-saving hydrogen production. However, its practical application requires catalysts with sufficient durability and high-strength reactant/product diffusion capability under large current densities. Herein, the Co0.5NiS2–Ni3S2 coral-like nanorods (Co0.5NiS2–Ni3S2/NF) of electronic structure and morphology regulation are rationally constructed. The heterostructure and sulfur vacancies induce interfacial charge redistribution, thus promoting the adsorption of urea and *OH intermediates, accompanied by accelerating the dissociation of H2O. Moreover, the hierarchical nanorod structure ensures mass transfer and gas product rapid escape. As a result, Co0.5NiS2–Ni3S2/NF only takes 1.45 V and −345 mV to reach large current densities of ±1500 mA cm–2 for the UOR and HER, respectively. Notably, the overall urea electrolysis system needs only 2.00 V to obtain 1500 mA cm–2, and it can operate stably for 120 h at 500 mA cm–2. This work illustrates the importance of regulating the adsorption energy of intermediates to design advanced catalysts for energy-efficient H2 production from urea electrolysis.
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